JP4527823B2

JP4527823B2 - Telephoto lens and imaging apparatus using the same

Info

Publication number: JP4527823B2
Application number: JP28828199A
Authority: JP
Inventors: 高田勝啓
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2019-10-08
Also published as: JP2001108895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画角が１０゜乃至２０゜程度、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、撮像管や固体撮像素子等を用いたいわゆる電子カメラやビデオカメラ等に最適な、バックフォーカスが長く小型な望遠レンズ及び望遠レンズを用いた撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、撮像管や固体撮像素子等を用いたいわゆる電子カメラやビデオカメラ等では、レンズと撮像面との間にローパスフィルターや赤外カットフィルター等の光学部材を挿入する必要から、レンズには焦点距離に比較して長いバックフォーカスが必要となる。
【０００３】
とりわけカラー画像の画質を向上させる目的で、ＲＧＢ３色を複数の撮像素子で撮影するために、いわゆる色分解光学系を用いる撮像装置や、撮影光学系から光路を分岐し、接眼光学系を介して像を観察する光学ファインダー若しくは接眼光学系を有する撮像装置では、上記光学部材の他に、光路分割のためのミラーやプリズム等の光学部材を挿入する必要があり、さらに長いバックフォーカスを必要とする。
【０００４】
このため、銀塩フィルム用途の撮影レンズでは、物体側から正・負のパワー配置であるいわゆる望遠タイプを用いることが一般的である、画角が１０゜乃至２０゜程度の撮影レンズでも、全長をコンパクトに保ちつつ、バックフォーカスを長くするパワー配分が重要となる。
【０００５】
このような撮像素子を用いた撮像装置を想定した望遠レンズとして、例えば特開昭６１−１８８５１１号や特開昭６１−２００５１２号に記載されているレンズ系が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年の製造技術の発展により、電子カメラやビデオカメラに用いられる撮像素子は、撮像管から固体撮像素子へと主力を移し、また、固体撮像素子もその大きさに比較してピクセル数の非常に多い素子が利用できるようになってきた。
【０００７】
そのため、従来は銀塩カメラと比較して画質が劣る等の理由で用いられていなかった印刷向けとしても利用できるようになってきた。しかし、これらの用途に用いる撮像素子には、ハイビジョン等の高精細テレビの規格に対しても、同等若しくはさらに多くのピクセル数が必要であり、近年の製造技術をもってしても小型の撮像素子を製造することは困難である。そのため、各ピクセルの大きさは変えずに、全体の大きさを大きくすることにより、多くのピクセルを配列した撮像素子及びそれを用いた電子カメラが開発されている。
【０００８】
ところが、大きな撮像素子では、同じ面積のウェハーから製造できる撮像素子の数が少なくなり、製造原価が高くなる問題があるため、配列するピクセルの大きさを小さくし、小型の撮像素子で多くのピクセルを配列した撮像素子を開発することによって、小型化と低コスト化を同時に達成しようとする強い要求がある。
【０００９】
しかし、配列するピクセルの大きさを小さくすることは、いわゆるナイキスト周波数が高くなるため、撮影レンズに要求される光学性能は極めて高くなる。
【００１０】
ところで、高画質な映像になる程色再現や色モアレ等の色に関する問題が顕著になるため、一枚の撮像素子の上に色フィルターをモザイク状やストライプ状等に配列した撮像素子を用いるいわゆる単板式カメラよりも、ＲＧＢ三原色を三枚の撮像素子で撮影するいわゆる三板式カメラに代表される多板式カメラが望まれる傾向にある。
【００１１】
このような撮像装置では、撮影レンズと撮像素子の間に、いわゆる色分解光学系と呼ばれる光学素子を配置するが、光量に関して効率良く色分解を行うために、色を分ける機能として誘電体多層膜を設けたダイクロイックプリズムを用いることが一般的である。このダイクロイックプリズムは、入射する光の角度に応じ色分解の波長特性が変化するため、ダイクロイックプリズムに垂直に入射する画面中心と、通常は斜めに入射する画面周辺の差を少なくせしめることが重要であり、そのため、撮影レンズは、いわゆるテレセントリック光学系と呼ばれる射出瞳を無限遠にした光学系とする必要がある。
【００１２】
一方、一枚の撮像素子の上に色フィルターをモザイク状やストライプ状等に配列した撮像素子を用いる場合においても、隣り合うフィルターを透過した光が一つの光電変換面に達すると、正確な色情報が得られなくなる。したがって、前記ダイクロイックプリズムを用いる場合程厳密ではないが、単板式においても、射出瞳位置はある程度以上に遠いことが好ましい。
【００１３】
このように射出瞳を遠くするためには、レンズ系の像に近い箇所には正のパワーを配置し、絞りを斜めに横切り光線高を上げていった軸外光線を光軸方向に曲げ、光軸となす角度を小さくする必要がある。したがって、たとえ望遠レンズであっても、銀塩フィルム用途の撮影レンズのように、物体側から正、負のパワー配置をとることができず、レンズ系で必要とするパワーを、主に絞りより像側で確保することが必要となる。
【００１４】
ところが、望遠レンズでＦ値を小さく、明るいレンズ系にしようとすると、マージナル光線高が高くなり、パワーの大きな絞りより像側のレンズ群で大きな球面収差や色収差が発生し、性能劣化を招く。
【００１５】
したがって、高い光学性能、長いバックフォーカス、遠い射出瞳位置を満足する、明るく小型の望遠レンズを構成することは極めて困難になる。
【００１６】
このような状況に鑑み従来技術を眺めると、特開昭６１−１８８５１１号に記載されているレンズ系は、小型ではあるが、色分解光学系やファインダー、ＡＦ、ＡＥのための光路分岐用部材等の各種光学部材を挿入し得る程長いバックフォーカスを持っておらず、また、レンズ系を射出する主光線の傾角も、ダイクロイックプリズムを用いるには角度が大きすぎ、画面中心と周辺で色分解の特性が異なり、いわゆる色シェーディングを招く恐れがある。また、特開昭６１−２００５１２号に記載されているレンズ系も、同様にバックフォーカスが十分な長さとは言えない。
【００１７】
本発明は従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、画角が１０゜乃至２０゜程度で、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、レンズ系と撮像素子の間に、ローパスフィルターや赤外カットフィルター、さらに色分解光学系やファインダー、ＡＦ、ＡＥのための光路分岐用部材等の各種光学部材を挿入し得る長いバックフォーカスを有し、また、色分解光学系や光電変換面の上部にマトリックス状の色フィルターを配置した撮像素子に適した射出瞳位置であり、小型で多くのピクセルを配列した撮像素子を用いた電子カメラやビデオカメラ等に最適な、極めて高い光学性能を有する、比較的小型な望遠レンズを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の望遠レンズは、物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと少なくとも２枚の負レンズからなり、全体として負かつ条件（１）の範囲を満足するような弱い屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りと、物体側から順に、負レンズと正レンズの接合レンズと、それに続く少なくとも１枚の正レンズとを含むレンズ群からなり、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、以下の条件を満足することを特徴とするものである。
【００２１】
（１）０．１＜ｆ_T／｜ｆ₁｜＜０．５
（２） −１．２＜ＳＦ_1P＜−０．８
（３）０．９＜ＳＦ_1N＜１．３
（４）０．５＜ＳＦ_2P＜１．５
（５）１．５＜Ｄ_sb／Ｄ_sf＜４．０
ただし、ｆ_T、ｆ₁はそれぞれレンズ全系及び第１レンズ群Ｇ１の焦点距離であり、ＳＦ_1Pは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の正レンズのシェイピングファクター、ＳＦ_1Nは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の負レンズのシェイピングファクター、ＳＦ_2Pは第２レンズ群Ｇ２に配置された前記接合レンズより像側のレンズ群の中、最も物体側の正レンズのシェイピングファクター、Ｄ_sfは第１レンズ群Ｇ１と絞りの間隔、Ｄ_sbは絞りと第２レンズ群Ｇ２との間隔である。ここで、シェイピングファクターとは、対象となるレンズ要素の物体側、像側の曲率半径をそれぞれｒ_a、ｒ_bとするとき、（ｒ_a＋ｒ_b）／（ｒ_a−ｒ_b）で求められる値を指す。
【００２２】
以下に本発明において上記の構成をとった理由と作用を詳細に説明する。
【００２３】
ローパスフィルターや赤外カットフィルター、さらに色分解光学系やファインダー、ＡＦ、ＡＥのための光路分岐用部材等の各種光学部材を挿入し得るために４５ｍｍよりも大きいバックフォーカスbkf を得る必要がある。また、前述のように、射出瞳位置を適度に遠くする必要がある。そのためには、レンズ全系で必要とするパワーを、主に絞りより像側で確保しなければならない。しかし、長いバックフォーカスが必要であるからといって、絞りより物体側を強い負のパワーとすると、絞りより物体側のレンズ群でマージナル光線が光軸から離れる方向に屈折せしめられ、絞りより像側のレンズ群へ入射する高さが高くなりすぎ、レンズ外径の大型化を招くと共に、発生する球面収差が補正しきれなくなる。
【００２４】
そこで、絞りより物体側のレンズ群は、正、負によらず弱いパワーであることがよい。望ましくは、やや負のパワーを持たせることが、バックフォーカスを確保するためには効果的である。
【００２５】
すなわち、本発明のレンズ系は、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、絞りと、第２レンズ群Ｇ２から構成し、第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有し、かつ、下記条件式を満足することが望ましい。
【００２６】
（１）０．１＜ｆ_T／｜ｆ₁｜＜０．５
ただし、ｆ_T、ｆ₁はそれぞれレンズ全系及び第１レンズ群Ｇ１の焦点距離である。
【００２７】
第１レンズ群Ｇ１が負の屈折力を有し、かつ、条件式（１）の上限の０．５を越えて大きな値をとると、第１レンズ群Ｇ１の負のパワーが強くなりすぎ、前述のような不具合を生じる。第１レンズ群Ｇ１が負の屈折力を有し、かつ、下限の０．１を越えて小さな値をとると、第１レンズ群Ｇ１で保持する正パワーが強くなりすぎ、射出瞳を適度に遠くするために第２レンズ群Ｇ２で確保すべき正パワーと、バックフォーカス確保のためのパワー配分が両立しなくなる。
【００２８】
負かつ上記条件式を満足するパワーを第１レンズ群Ｇ１に配分するとき、第１レンズ群Ｇ１は、入射する光線高の高いマージナル光線の光線高を低くし、射出する際には、比較的光軸とのなす角度の緩い収束光若しくは発散光になって第２レンズ群Ｇ２に入射せしめることが、特に球面収差の補正のために好ましく、したがって、第１レンズ群Ｇ１の物体側に正レンズ群、像側に負レンズ群を配置して第１レンズ群Ｇ１を物体側から正、負のパワー配置とするのがよい。
【００２９】
このとき、正パワーを１枚の正レンズで確保すると、その正レンズで発生する球面収差が補正できなくなり好ましくなく、少なくとも２枚の正レンズにパワーを分割するのがよい。このとき、最も物体側の正レンズは太い光束が入射するため、光線束に関する収差、球面収差やコマに対する影響が大きいが、下記の条件式を満足する形状とすることが望ましい。
【００３０】
（２） −１．２＜ＳＦ_1P＜−０．８
ただし、ＳＦ_1Pは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の正レンズのシェイピングファクターである。
【００３１】
ここで、シェイピングファクターとは、対象となるレンズ要素の物体側、像側の曲率半径をそれぞれｒ_a、ｒ_bとするとき、（ｒ_a＋ｒ_b）／（ｒ_a−ｒ_b）で求められる値を指す。
【００３２】
条件式（２）の下限の−１．２を越えて小さな値をとると、負のコマの発生が大きくなると共に、物体側の面の曲率が強くなり負の球面収差の発生も大きくなる。また、上限の−０．８を越えて大きな値をとると、逆にコマが過剰補正となり、何れも他のレンズ群で補正しきれなくなる。また、第１レンズ群Ｇ１で配置した正パワーを１枚の負レンズで打ち消すと、負レンズで発生する収差、特にサジタルコマと呼ばれるコマが発生し好ましくない。そこで、負パワーも、少なくとも２枚の負レンズで構成することが望ましく、特に最も物体側に配置する負レンズは下記条件を満足することが好ましい。
【００３３】
（３）０．９＜ＳＦ_1N＜１．３
ただし、ＳＦ_1Nは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の負レンズのシェイピングファクターである。
【００３４】
条件式（３）の下限値の０．９を越えて小さな値をとると、物体側の面が負のパワーが強くなり、そこで発生する負のコマ、負の非点収差が補正できなくなる。逆に、上限値の１．３を越えて大きな値をとると、コマ、非点収差が補正過剰になると共に、メニスカス形状が強くなるため、前後のレンズとの間隔を空けなければならず、レンズ系の大型化につながり好ましくない。
【００３５】
さて、絞りより像側の第２レンズ群Ｇ２は、光軸に緩い角度で入射したマージナル光線を像に集光せしめる働きを有するが、一方、軸外光線に対しては、前述のように、絞りを横切るように通過し、光軸から離れる角度で第２レンズ群Ｇ２に入射した軸外光線を、光軸方向に屈折させ、光軸とのなす角度を小さくして射出する働きを持つ。そのとき、第２レンズ群Ｇ２が正パワーだけであると、バックフォーカスの確保が困難になると共に、特に倍率色収差の補正が困難になるため、第２レンズ群Ｇ２を物体側から順に負レンズと正レンズの接合レンズと、それに続く少なくとも１枚の正レンズを含むレンズ群から構成し、その接合レンズで倍率色収差を補正せしめるとよい。
【００３６】
このとき、接合レンズの像側には、正レンズから始まるレンズ群を配置するようにし、マージナル光線の結像と、軸外光線を光軸方向に屈折せしめる作用を開始させることがよい。このとき、その正レンズは下記の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００３７】
（４）０．５＜ＳＦ_2P＜１．５
ただし、ＳＦ_2Pは第２レンズ群Ｇ２に配置された接合レンズより像側のレンズ群の中、最も物体側の正レンズのシェイピングファクターである。
【００３８】
上記条件式（４）の下限の０．５を越えて小さな値をとると、その正レンズは両凸形状が強くなるが、物体側の面で発生する負の球面収差が大きくなり、補正が困難になる。また、上限値の１．５を越えて大きな値をとると、その正レンズはメニスカス形状が強くなり、球面収差が過剰補正になると共に、コマの悪化が著しく、性能を保つことが困難になる。
【００３９】
さて、前述のように、第２レンズ群Ｇ２では入射した軸外光線が屈折せしめられ、光軸とのなす角が小さくなって射出するが、このときの主光線高は、光軸とのなす角が小さい程、イメージサークルの大きさに略等しくなる。すなわち、その接合レンズより像側でのレンズ群では、軸外光線が十分な高さを持っていないと、負レンズを配置して光線高を高くせしめなければならず、レンズ構成が複雑化する。そこで、予め軸外光線の高さを確保して第２レンズ群Ｇ２に入射せしめることが好ましい。
【００４０】
そのためには、絞りと第２レンズ群Ｇ２の間隔を広げることが効果的であるが、第１レンズ群Ｇ１が負のパワーのときに広げすぎると、第２レンズ群Ｇ２に入射するマージナル光線高が高くなりすぎ、球面収差の劣化を招く。また、第１レンズ群Ｇ１が正のパワーのときに広げすぎると、バックフォーカスを確保することが困難になり好ましくない。また、第１レンズ群Ｇ１のパワーがゼロに近いと、第１レンズ群Ｇ１を射出する軸外光線の光軸となす角が大きく、今度は軸外光線が第２レンズ群Ｇ２に入射する高さが高くなりすぎ好ましくない。
【００４１】
そこで、第１レンズ群Ｇ１と絞り、絞りと第２レンズ群Ｇ２の間隔を適当な比率の範囲に保つことにより、第２レンズ群Ｇ２に入射するマージナル光線と軸外光線の高さのバランスを保つことがよい。そのためには、下記の条件式を満足せしめることが望ましい。
【００４２】
（５）１．５＜Ｄ_sb／Ｄ_sf＜４．０
ただし、Ｄ_sfは第１レンズ群Ｇ１と絞りの間隔、Ｄ_sbは絞りと第２レンズ群Ｇ２との間隔である。
【００４３】
条件式（５）の下限の１．５を越えて小さな値をとると、第２レンズ群Ｇ２に入射する軸外光線が十分な高さにならず、第２レンズ群Ｇ２の前記接合レンズを強い負パワーにしなければならなくなり、球面収差やコマの悪化を招く。また、第１レンズ群Ｇ１が負パワーのときには、第２レンズ群Ｇ２に入射するマージナル光線高も低くなり、バックフォーカスを確保する上で不利となる。逆に、条件式（５）の上限の４．０を越えて大きな値をとると、絞りと第２レンズ群Ｇ２の間隔が広くなりすぎ、第２レンズ群Ｇ２に入射する軸外光線高が高くなりすぎて、第２レンズ群Ｇ２の正パワーを強めなければならず、球面収差の悪化やバックフォーカスの確保に支障をきたし好ましくない。
【００４４】
以上の構成により、本発明の目的である、長いバックフォーカスを確保しつつも、射出瞳位置を遠くに保ち、かつ、小型のピクセルサイズの撮像素子を用いる高精細な撮像装置に最適な望遠レンズを達成できるが、より至近の被写体に対し高い光学性能を維持するためには、第２レンズ群Ｇ２を最も像側の正レンズからなる第２−２レンズ群Ｇ２−２と、それより物体側の第２−１レンズ群Ｇ２−１とから構成し、第１レンズ群Ｇ１と第２−１レンズ群Ｇ２−１を一体的に物体側に繰り出すことにより、無限物点から至近距離まで高い光学性能を維持したままフォーカシングが可能となる。
【００４５】
さらに、第２―２レンズ群Ｇ２−２を、物体側から負レンズ、正レンズの順に配列した接合レンズで構成すると、第２−２レンズ群Ｇ２−２で発生する倍率色収差を抑えることができ、より高度な色収差の補正が可能となる。また、その場合、第１レンズ群Ｇ１の正レンズで発生する正の倍率色収差が過剰補正になるため、第１レンズ群Ｇ１の正パワーを２枚の正レンズで構成することが可能となり、レンズ枚数の削減に効果的である。
【００４６】
さて、望遠レンズではマージナル光線高が高いため、一般に軸上色収差の補正が困難である。そこで、銀塩フィルム用途の望遠タイプの撮影レンズでは、物体側に近い位置に、異常分散性のある特殊低分散ガラスを用いたレンズを配置することが一般的であるが、本発明のような撮像素子用途の撮影レンズの場合、前述のように、長いバックフォーカスの確保と、射出瞳を遠ざけるパワー配置のため、絞りより像側においても、マージナル光線高の比較的高い箇所が出てくる。そのため、第２レンズ群Ｇ２の前記接合レンズより像側の正レンズに異常分散性のある特殊低分散ガラスを用いたレンズを配置することも効果的である。また、一般に、異常分散性のある特殊低分散ガラスは、温度に対する膨張係数が大きいかあるいはキズが付きやすいといった問題があるので、最も物体側と最も像側のレンズに用いることは避けることが好ましい。
【００４７】
特に、第２レンズ群Ｇ２に配置する場合には、第２レンズ群Ｇ２の前記接合レンズに続く正レンズに異常分散性のある特殊低分散ガラスを用いたレンズを配置することが望ましい。
【００４８】
もちろん、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２共に異常分散性のある特殊低分散ガラスを用いると、さらに効果があることは言うまでもない。
【００４９】
さらに良好な収差補正を達成するためには、上記の条件（１）の代わりに下記の条件（６）を、若しくは、上記の条件（２）の代わりに下記の条件（７）を、若しくは、上記の条件（３）の代わりに下記の条件（８）を、若しくは、上記の条件（４）の代わりに下記の条件（９）を、若しくは、上記の条件（５）の代わりに下記の条件（１０）を満足することが望ましい。
【００５０】
（６） −０．４＜ｆ_T／ｆ₁＜−０．２
（７） −１．１＜ＳＦ_1P＜−０．９
（８）０．９＜ＳＦ_1N＜１．２
（９）０．８＜ＳＦ_2P＜１．２
（１０）２．０＜Ｄ_sb／Ｄ_sf＜３．５
また、フォーカシングの際に、比較的短い繰り出し量で、至近距離の物体まで安定した光学性能を維持するためには、第１レンズ群Ｇ１及び第２−１レンズ群Ｇ２−１の合成されたパワーについて、下記の条件式（１１）を満足することが望ましい。
【００５１】
（１１）０．４＜ｆ_T／ｆ_F＜０．７
ただし、ｆ_Fは第１レンズ群Ｇ１及び第２−１レンズ群Ｇ２−１の合成されたフォーカシング群の焦点距離である。
【００５２】
条件式（１１）の下限の０．４を越えて小さな値をとると、フォーカシングで繰り出す群のパワーが小さく、収差変動は小さいが、フォーカシングでの繰り出し量が大きくなり好ましくなく、また、上限値の０．７を超えて大きな値をとると、フォーカシングに伴う収差変動が大きくなり好ましくない。
【００５３】
また、さらに至近距離の物体まで安定した光学性能を維持するためには、上記条件（１１）の代わりに下記の条件（１２）を満足することが望ましい。
【００５４】
（１２）０．４５＜ｆ_T／ｆ_F＜０．６５
本発明のレンズ系の光学性能を効果的に引き出すためには、以下の条件（１３）若しくは（１４）を満足することが望ましい。
【００５５】
（１３）１０゜＜２ω＜２０゜
（１４）０．４０＜bkf ／ｆ＜０．８０
ただし、ωはレンズ全系の半画角、bkf はレンズ系の空気換算バックフォーカスである。
【００５６】
条件（１３）の上限値の２０°を越えて大きな値をとると、画角が大きくなりすぎるために、条件（１）乃至（５）を満足せしめても、十分長いバックフォーカスと高い光学性能を両立させることが困難となり、また、下限値の１０°を越えて小さな値をとると、本発明のレンズ構成ではレンズ全長が大きくなり、小型化することが困難であり望ましくない。
【００５７】
条件（１４）の上限値０．８０を越えて大きな値をとると、バックフォーカスが長くなりすぎるために、条件（１）乃至（５）を満足せしめても、高い光学性能を両立させることが困難となり、また、下限値の０．４０を越えて小さな値をとると、条件（１）乃至（５）を満足せしめてもレンズ全長が大きくなり、小型化することが困難であり望ましくない。
【００５８】
本発明のレンズ系の光学性能をさらに効果的に引き出すためには、条件（１３）の代わりに以下の条件（１５）を、条件（１４）の代わりに以下の条件（１６）を満足せしめることが望ましい。
【００５９】
（１３）１２゜＜２ω＜１６゜
（１４）０．５０＜bkf ／ｆ＜０．７０
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望遠レンズの実施例について説明する。実施例１〜５の光軸を含む断面図をそれぞれ図１〜図５に示す。これらの実施例の数値データは後記する。
【００６１】
実施例１の望遠レンズは図１に示すレンズ構成であり、物体側から順に、全体として弱い負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りＳと、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側の面が略平面である両凸レンズと、物体側に凸面を向けた２枚の正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた２枚の負メニスカスレンズとから構成されており、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる第２−１レンズ群Ｇ２−１と、像側の面が略平面である両凸レンズ１枚からなる第２−２レンズ群Ｇ２−２とから構成されている。
【００６２】
最後のレンズと像面Ｉの間の各平板ガラスは、ローパスフィルターや赤外カットフィルター、色分解プリズム、トリミングフィルター等を表している。
【００６３】
本実施例では、第１レンズ群Ｇ１の第３レンズとしてθ_gd＝１．２３５の異常分散性を有するガラスからなる正レンズを、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズの像側に配置した正レンズをθ_gd＝１．２４３の異常分散性を有するガラスから構成している。さらに、第２−２レンズ群Ｇ２−２をθ_gd＝１．２２７の異常分散性を有するガラスから構成して倍率色収差の低減を図っているが、前記した通り、レンズ系の物体側、像側に異常分散性ガラスを用いると、キズが付きやすくなり好ましくない。そこで、本実施例では第２−２レンズ群Ｇ２−２の後ろに保護ガラスを配置するようにして、キズを防ぐようにしている。
【００６４】
実施例１の各条件式に対応する値は、
ｆ_T／ｆ₁＝−０．２８
ＳＦ_1P＝−０．９３
ＳＦ_1N＝１．１７
ＳＦ_2P＝１．１０
Ｄ_sb／Ｄ_sf＝２．５４
ｆ_T／ｆ_F＝０．５３
である。
【００６５】
実施例１の無限遠物点に対する収差状況を図６に、物点距離２．７ｍに対する収差状況を図７に示す。図中、ＳＡは球面収差、ＡＳは非点収差、ＤＴは歪曲収差、ＣＣは倍率色収差を示す（以下の収差図においても同じ）。図中、“ＦＩＹ”は像高を表している。これらの図から明らかなように、本実施例は、レンズと撮像素子の間に、ローパスフィルターや赤外カットフィルター、色分解プリズム若しくは光路分割プリズム等の光学部材を挿入するための十分長いバックフォーカスを有し、かつ、小さなピクセルを配列した撮像素子を用いるために十分な高い光学性能を有している。また、至近距離の被写体にフォーカシングした場合においても、高い光学性能を有していることが分かる。
【００６６】
実施例２の望遠レンズは図２に示すレンズ構成であり、実施例１と比較して、第２−１レンズ群Ｇ２−１が、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズと、像側に凸面を向けた平凸レンズからなる点、及び、第２−２レンズ群Ｇ２−２が物体側に凸面を向けた平凸レンズ１枚からなる点を異にしており、加工上のコストダウンの点で有利である。本実施例では、異常分散性ガラスを実施例１と同じ使い方で用いている。
【００６７】
実施例２の各条件式に対応する値は、
ｆ_T／ｆ₁＝−０．３８
ＳＦ_1P＝−０．９２
ＳＦ_1N＝１．１５
ＳＦ_2P＝１．００
Ｄ_sb／Ｄ_sf＝３．２５
ｆ_T／ｆ_F＝０．５０
である。
【００６８】
実施例２の無限遠物点に対する収差状況を図８に、物点距離２．７ｍに対する収差状況を図９に示す。
【００６９】
実施例３の望遠レンズは図３に示すレンズ構成であり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側の面が平面である平凸レンズと、物体側に凸面を向けた２枚の正メニスカスレンズと、物体側の面が平面である平凹レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとから構成されており、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズと、像側に凸面を向けた平凸レンズとからなる第２−１レンズ群Ｇ２−１と、像側の面が平面である平凸レンズレンズ１枚からなる第２−２レンズ群Ｇ２−２から構成されている。本実施例は、実施例２よりもさらに平面を増やし、さらなる加工上のコストダウンを図っている。
【００７０】
本実施例では、第１レンズ群Ｇ１に用いる異常分散性ガラスは実施例１と同じであるが、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズの像側には、θ_gd＝１．２３２の異常分散性の強いガラスを用いており、その代わりに第２−２レンズ群Ｇ２−２には比較的弱い異常分散性で、摩耗度の値が小さい、キズの付き難いガラスを用いて保護ガラスを除去している。
【００７１】
実施例３の各条件式に対応する値は、
ｆ_T／ｆ₁＝−０．３６
ＳＦ_1P＝−１．００
ＳＦ_1N＝１．００
ＳＦ_2P＝１．００
Ｄ_sb／Ｄ_sf＝２．１６
ｆ_T／ｆ_F＝０．５３
である。
【００７２】
実施例３の無限遠物点に対する収差状況を図１０に、物点距離２．７ｍに対する収差状況を図１１に示す。
【００７３】
実施例４の望遠レンズは図４に示すレンズ構成であり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側の面が平面である平凸レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側の面が平面である２枚の平凹レンズから構成されており、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと像側が平面の平凸レンズとの接合レンズと、像側に凸面を向けた平凸レンズとからなる第２−１レンズ群Ｇ２−１と、両凸レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズからなる第２−２レンズ群Ｇ２−２とから構成されている。
【００７４】
本実施例は、第１レンズ群Ｇ１の正レンズ群を２枚の正レンズで構成することによって、正レンズ群内で繰り返し反射によるゴーストの除去を図っており、また、前記したように、第２−２レンズ群Ｇ２−２を接合レンズとすることによって、第２−２レンズ群Ｇ２−２での倍率色収差の発生を抑え、正レンズの枚数を削減したことによる倍率色収差の補正作用の低下を補っている。
【００７５】
本実施例では、第１レンズ群Ｇ１の第２レンズとして、θ_gd＝１．２３２の強い異常分散性ガラスを有するガラスからなる正レンズを配置して、色収差の補正を図ると共に、第２−１レンズ群Ｇ２−１の接合レンズの像側に、θ_gd＝１．２３５の異常分散性ガラスを有するガラスからなる正レンズを配置している。また、平面を増やすことによって、さらなる加工上のコストダウンを図っている。
【００７６】
実施例４の各条件式に対応する値は、
ｆ_T／ｆ₁＝−０．３３
ＳＦ_1P＝−１．００
ＳＦ_1N＝１．００
ＳＦ_2P＝１．００
Ｄ_sb／Ｄ_sf＝２．３９
ｆ_T／ｆ_F＝０．４７
である。
【００７７】
実施例４の無限遠物点に対する収差状況を図１２に、物点距離２．７ｍに対する収差状況を図１３に示す。
【００７８】
実施例５の望遠レンズは図５に示すレンズ構成であり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側の面が平面である平凸レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、両凹レンズから構成されており、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズと、物体側が略平面である像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとからなる第２−１レンズ群Ｇ２−１と、両凸レンズと像側が平面である平凹レンズの接合レンズからなる第２−２レンズ群Ｇ２−２とから構成されている。
【００７９】
本実施例は、実施例４と同様に、第１レンズ群Ｇ１の正レンズ群を２枚のレンズ構成とすることによってその正レンズ群内での繰り返し反射に伴うゴーストの除去を図っており、また一方、至近距離の被写体に対してレンズ全系を物体側に繰り出すことによりフォーカシングを行う点が異なっている。
【００８０】
また、本実施例では、第１レンズ群Ｇ１での異常分散性ガラスの使用は実施例４と同じであるが、第２−１レンズ群Ｇ２−１の接合レンズの像側に、θ_gd＝１．２４３と、実施例４よりも異常分散性の強いガラスを用いて、実施例４よりも色収差の補正を良好にしている。
【００８１】
実施例５の各条件式に対応する値は、
ｆ_T／ｆ₁＝−０．２９
ＳＦ_1P＝−１．００
ＳＦ_1N＝１．１１
ＳＦ_2P＝０．９９
Ｄ_sb／Ｄ_sf＝２．９０
ｆ_T／ｆ_F＝０．６４
である。
【００８２】
実施例５の無限遠物点に対する収差状況を図１４に、物点距離２．７ｍに対する収差状況を図１５に示す。図から明らかなように、実施例５の至近距離に対する収差は、実施例４に比較してやや非点収差が大きい点を除けば、ほとんど遜色のない性能を達成しており、鏡枠構造の単純化の点で優れている。
【００８３】
以下に、上記各実施例の数値データを示すが、記号は上記の外、ｆは全系焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、２ωは画角、Ｓ₀は物点距離（物点からレンズ系第１面までの距離）、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_e1、ｎ_e2…は各レンズのｅ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。
【００８４】

【００８５】

【００８６】

【００８７】

【００８８】

【００８９】
なお、本発明の説明はデジタルカメラを中心に説明したが、他の撮像装置（例えば、デジタルビデオカメラ等）を用いて静止画像を観察する場合も同様である。
【００９０】
以上のような本発明の望遠レンズは、物体像を形成しその像をＣＣＤ等の撮像素子に受光させて撮像を行う撮像装置、とりわけ電子カメラ、ビデオカメラ等の撮影用光学系に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【００９１】
図１６〜図１８は、本発明の望遠レンズを撮影用対物光学系１００に用いて電子カメラを構成した場合の概念図を示す。図１６は電子カメラ１４０の外観を示す前方斜視図、図１７は同後方斜視図、図１８は電子カメラ１４０の構成を示す断面図である。電子カメラ１４０は、この例の場合、撮影用光路１４２を有する撮影光学系１４１、ファインダー用光路１４４を有するファインダー光学系１４３、シャッター１４５、フラッシュ１４６、液晶表示モニター１４７等を含み、カメラ１４０の上部に配置されたシャッター１４５を押圧すると、それに連動して撮像用対物光学系１００を通して撮影が行われる。撮像用対物光学系１００によって形成された物体像は、色分解プリズム１０１でＲＧＢ三原色の像に分解され、それぞれの色の物体像は各々赤外カットフィルター１０２を介してＣＣＤ１０３の撮像面上に形成される。これら３つのＣＣＤ１０３で受光されたそれぞれの色の物体像は、信号処理回路１２０に入力され、カラー物体の電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター１４７に表示される。また、この信号処理回路１２０には記録手段１３０が配置され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段１３０は信号処理回路１２０と別体に設けらてもよいし、フロッピーディスク等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。
【００９２】
さらに、ファインダー用光路１４４上には、カバーガラス１５４を介してファインダー用対物光学系１５３が配置してある。このファインダー用対物光学系１５３によって形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム１５５の視野枠１５７上に形成される。なお、視野枠１５７は、ポロプリズム１５５の第１反射面と第２反射面との間を分離し、その間に配置されている。このポリプリズム１５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系１５９が配置されている。
【００９３】
図１９は、本発明の望遠レンズを撮影光学系１００に用いてビデオカメラを構成した場合の概念図を示す。図１９（ａ）はビデオカメラ１６０の外観を示す斜視図、図１９（ｂ）はビデオカメラ１６０の構成を示す断面図である。ビデオカメラ１６０、撮影光学系１００と共に、電子ビューファインダー１６２と液晶表示モニター１４７を備えている。ビデオカメラ１６０の上部に配置された録画スタートボタン１６１をオンすると、それに連動して撮影光学系１００を通して撮影が行われる。撮影光学系１００によって形成された物体像は、色分解プリズム１０１でＲＧＢ三原色の像に分解され、それぞれの色の物体像は各々赤外カットフィルター１０２を介してＣＣＤ１０３の撮像面上に形成される。これら３つのＣＣＤ１０３で受光されたそれぞれの色の物体像は、信号処理回路１２０に入力され、カラー物体の電子画像として電子ビューファインダー１６２内に配置されたバックライト付き液晶表示素子１６３上に表示され、接眼レンズ１６４で拡大観察可能にされると共に、カメラ本体に折り畳み可能に取り付けられた液晶表示モニター１４７に表示される。ビデオカメラ１６０には、ビデオテープ挿脱用ふた１６６を開けて記録媒体としてのビデオテープをセットすることが可能になっており、信号処理回路１２０を介してビデオテープを記録手段１３０として、撮影された電子画像が記録される。また、ビデオカメラ１６０はマイク１６５を備えており、映像信号記録と同時に音声情報記録も同様に行う。
【００９４】
以上の本発明のバックフォーカスの長い望遠レンズ及びそれを用いた撮像装置は、例えば次のように構成することができる。
【００９５】
〔１〕物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと少なくとも２枚の負レンズからなり、全体として負若しくは条件（１）の範囲を満足するような弱い屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、物体側から順に、負レンズと正レンズの接合レンズと、それに続く少なくとも１枚の正レンズとを含むレンズ群からなり、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを少なくとも有し、最も像側の光学パワーを有する面から像面までの間隔の空気換算長bkf が４５ｍｍよりも大きいことを特徴とするバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【００９６】
（１）０．１＜ｆ_T／｜ｆ₁｜＜０．５
ただし、ｆ_T、ｆ₁はそれぞれレンズ全系及び第１レンズ群Ｇ１の焦点距離である。
【００９７】
〔２〕物体側から順に、少なくとも２枚の正レンズと少なくとも２枚の負レンズからなり、全体として負若しくは条件（１）の範囲を満足するような弱い屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、絞りと、物体側から順に、負レンズと正レンズの接合レンズと、それに続く少なくとも１枚の正レンズとを含むレンズ群からなり、全体として正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とからなり、以下の条件を満足することを特徴とするバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【００９８】
（１）０．１＜ｆ_T／｜ｆ₁｜＜０．５
（２） −１．２＜ＳＦ_1P＜−０．８
（３）０．９＜ＳＦ_1N＜１．３
（４）０．５＜ＳＦ_2P＜１．５
（５）１．５＜Ｄ_sb／Ｄ_sf＜４．０
ただし、ｆ_T、ｆ₁はそれぞれレンズ全系及び第１レンズ群Ｇ１の焦点距離であり、ＳＦ_1Pは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の正レンズのシェイピングファクター、ＳＦ_1Nは第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の負レンズのシェイピングファクター、ＳＦ_2Pは第２レンズ群Ｇ２に配置された前記接合レンズより像側のレンズ群の中、最も物体側の正レンズのシェイピングファクター、Ｄ_sfは第１レンズ群Ｇ１と絞りの間隔、Ｄ_sbは絞りと第２レンズ群Ｇ２との間隔である。ここで、シェイピングファクターとは、対象となるレンズ要素の物体側、像側の曲率半径をそれぞれｒ_a、ｒ_bとするとき、（ｒ_a＋ｒ_b）／（ｒ_a−ｒ_b）で求められる値を指す。
【００９９】
〔３〕前記第２レンズ群Ｇ２が、最も像側のレンズ要素を除く第２−１レンズ群Ｇ２−１と、最も像側のレンズ要素からなる第２−２レンズ群Ｇ２−２とからなり、第１レンズ群Ｇ１及び第２−１レンズ群Ｇ２−１を一体で前方に繰り出すことによりフォーカシングを行うことを特徴とする上記１又は２記載のバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【０１００】
〔４〕前記第２−２レンズ群Ｇ２−２が、物体側から正レンズ、負レンズの順で接合されたレンズ要素からなることを特徴とする上記３記載のバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【０１０１】
〔５〕前記第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の正レンズを除く正レンズか、若しくは、前記第２レンズ群Ｇ２の、前記接合レンズより像側に位置する正レンズの、少なくとも１枚の正レンズが異常分散性を有する特殊低分散ガラスからなることを特徴とする上記１又は２記載のバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【０１０２】
〔６〕前記第２レンズ群Ｇ２の、前記接合レンズより像側に位置するレンズ群の中、最も物体側に位置する正レンズが異常分散性を有する特殊低分散ガラスからなることを特徴とする上記５記載のバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【０１０３】
〔７〕前記第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の正レンズを除く正レンズの少なくとも１枚と、前記第２レンズ群Ｇ２の前記接合レンズより像側に位置する正レンズの少なくとも１枚の、合計少なくとも２枚の正レンズが異常分散性を有する特殊低分散ガラスからなることを特徴とする上記５記載のバックフォーカスの長い望遠レンズ。
【０１０４】
〔８〕上記１から７の何れか１項記載のバックフォーカスの長い望遠レンズを用いたことを特徴とする撮像装置。
【０１０５】
【発明の効果】
以上の説明と各実施例から明らかなように、本発明によれば、画角が１０゜乃至２０゜程度で、Ｆナンバーが２．８程度と明るく、レンズ系と撮像素子の間に、ローパスフィルターや赤外カットフィルター、さらに、色分解光学系やファインダー、ＡＦ、ＡＥのための光路分岐用部材等の各種光学部材を挿入し得る、長いバックフォーカスを有し、色分解光学系はもちろん、単板方式のカラー撮像素子にも最適な、射出瞳位置の遠い、しかも、小型で多くのピクセルを配列した撮像素子を用いた電子カメラやビデオカメラ等に最適な極めて高い光学性能を有する比較的小型な望遠レンズを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における光学系を構成するレンズ系の断面図である。
【図２】本発明の実施例２における光学系を構成するレンズ系の断面図である。
【図３】本発明の実施例３における光学系を構成するレンズ系の断面図である。
【図４】本発明の実施例４における光学系を構成するレンズ系の断面図である。
【図５】本発明の実施例５における光学系を構成するレンズ系の断面図である。
【図６】実施例１のレンズ系の無限遠物点に対する収差図である。
【図７】実施例１のレンズ系の物点距離２．７ｍに対する収差図である。
【図８】実施例２のレンズ系の無限遠物点に対する収差図である。
【図９】実施例２のレンズ系の物点距離２．７ｍに対する収差図である。
【図１０】実施例３のレンズ系の無限遠物点に対する収差図である。
【図１１】実施例３のレンズ系の物点距離２．７ｍに対する収差図である。
【図１２】実施例４のレンズ系の無限遠物点に対する収差図である。
【図１３】実施例４のレンズ系の物点距離２．７ｍに対する収差図である。
【図１４】実施例５のレンズ系の無限遠物点に対する収差図である。
【図１５】実施例５のレンズ系の物点距離２．７ｍに対する収差図である。
【図１６】本発明の望遠レンズを用いて電子カメラを構成した場合の外観を示す前方斜視図である。
【図１７】図１６は同後方斜視図である。
【図１８】図１６の電子カメラの構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の望遠レンズを用いてビデオカメラを構成した場合の概念図である。
【符号の説明】
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ２−１…第２−１レンズ群
Ｇ２−２…第２−２レンズ群
Ｓ …絞り
Ｉ …像面
Ｅ …観察者眼球
１００…撮影用対物光学系（撮影光学系）
１０１…色分解プリズム
１０２…赤外カットフィルター
１０３…ＣＣＤ
１２０…信号処理回路
１３０…記録手段
１４０…電子カメラ
１４１…撮影光学系
１４２…撮影用光路
１４３…ファインダー光学系
１４４…ファインダー用光路
１４５…シャッター
１４６…フラッシュ
１４７…液晶表示モニター
１５４…カバーガラス
１５３…ファインダー用対物光学系
１５５…ポロプリズム
１５７…視野枠
１５９…接眼光学系
１６０…ビデオカメラ
１６１…録画スタートボタン
１６２…電子ビューファインダー
１６３…バックライト付き液晶表示素子
１６４…接眼レンズ
１６５…マイク
１６６…ビデオテープ挿脱用ふた[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is bright with an angle of view of about 10 ° to 20 ° and an F-number of about 2.8, and is suitable for so-called electronic cameras and video cameras using an image pickup tube or a solid-state image pickup device. The present invention relates to an image pickup apparatus using a telephoto lens and a telephoto lens.
[0002]
[Prior art]
In general, in so-called electronic cameras and video cameras using an imaging tube or a solid-state imaging device, it is necessary to insert an optical member such as a low-pass filter or an infrared cut filter between the lens and the imaging surface. A long back focus is required compared to the distance.
[0003]
In particular, for the purpose of improving the image quality of color images, in order to photograph RGB three colors with a plurality of imaging elements, an imaging device using a so-called color separation optical system, or an optical path branched from the imaging optical system, via an eyepiece optical system In an image pickup apparatus having an optical viewfinder or an eyepiece optical system for observing an image, it is necessary to insert an optical member such as a mirror or a prism for splitting an optical path in addition to the optical member, and a longer back focus is required. .
[0004]
For this reason, it is common to use a so-called telephoto lens with a positive / negative power arrangement from the object side for a photographic lens for silver salt film. Power distribution that increases the back focus while keeping the camera compact is important.
[0005]
As a telephoto lens that assumes an image pickup apparatus using such an image pickup device, for example, a lens system described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-188511 and 61-200512 is known.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Due to recent developments in manufacturing technology, image sensors used in electronic cameras and video cameras have shifted their focus from image tubes to solid-state image sensors, and solid-state image sensors have a very large number of pixels compared to their size. Many elements have become available.
[0007]
For this reason, it has become possible to use it for printing which has not been used for the reason that the image quality is inferior to that of a silver salt camera. However, the image sensor used for these applications must have the same or a larger number of pixels than the standard for high-definition television such as high-definition television. It is difficult to manufacture. Therefore, an image pickup device in which many pixels are arranged and an electronic camera using the same have been developed by increasing the overall size without changing the size of each pixel.
[0008]
However, in the case of a large image sensor, there is a problem that the number of image sensors that can be manufactured from a wafer of the same area is reduced and the manufacturing cost is increased. There is a strong demand to simultaneously achieve downsizing and cost reduction by developing an image pickup device in which the elements are arranged.
[0009]
However, reducing the size of the pixels to be arranged increases the so-called Nyquist frequency, so that the optical performance required for the taking lens becomes extremely high.
[0010]
By the way, problems such as color reproduction and color moire become more conspicuous as the image quality becomes higher. Therefore, a so-called image pickup device in which color filters are arranged in a mosaic shape or a stripe shape on one image pickup device is used. There is a tendency that a multi-panel camera represented by a so-called three-panel camera that captures three primary colors of RGB with three image sensors is desired rather than a single-panel camera.
[0011]
In such an image pickup apparatus, an optical element called a so-called color separation optical system is arranged between the photographing lens and the image pickup element. In order to perform color separation efficiently with respect to the amount of light, a dielectric multilayer film is used as a function of separating colors. It is common to use a dichroic prism provided with the above. This dichroic prism changes the wavelength characteristics of color separation according to the angle of incident light, so it is important to reduce the difference between the center of the screen that is perpendicularly incident on the dichroic prism and the periphery of the screen that is normally incident obliquely. For this reason, the photographing lens needs to be an optical system in which the exit pupil is set to infinity, so-called a telecentric optical system.
[0012]
On the other hand, even when using an image sensor in which color filters are arranged in a mosaic or stripe pattern on a single image sensor, if the light transmitted through adjacent filters reaches one photoelectric conversion surface, accurate color Information cannot be obtained. Therefore, although not as strict as when the dichroic prism is used, it is preferable that the exit pupil position is far beyond a certain extent even in the single plate type.
[0013]
In order to distance the exit pupil in this way, a positive power is arranged at a location close to the image of the lens system, and the off-axis light beam that has crossed the diaphragm diagonally and raised the light beam height is bent in the optical axis direction, It is necessary to reduce the angle formed with the optical axis. Therefore, even with a telephoto lens, it is not possible to take positive and negative power arrangement from the object side like a photographic lens for silver halide film, and the power required for the lens system is mainly from the aperture. It is necessary to secure it on the image side.
[0014]
However, if the telephoto lens is designed to have a small F value and a bright lens system, the marginal ray height increases, and large spherical aberration and chromatic aberration occur in the lens group on the image side from the diaphragm having a large power, resulting in performance deterioration.
[0015]
Therefore, it is extremely difficult to construct a bright and compact telephoto lens that satisfies high optical performance, a long back focus, and a far exit pupil position.
[0016]
In view of such a situation, when looking at the prior art, the lens system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-188511 is small, but the optical path branching member for color separation optical system, finder, AF, and AE It does not have a long back focus enough to insert various optical members, etc., and the tilt angle of the chief ray exiting the lens system is too large to use a dichroic prism, and color separation is performed at the center and periphery of the screen. Therefore, there is a risk of so-called color shading. Similarly, the lens system described in JP-A-61-200512 cannot be said to have a sufficiently long back focus.
[0017]
The present invention has been made in view of such a situation in the prior art, and its object is to have an angle of view of about 10 ° to 20 °, an F-number of about 2.8, and a lens system and an image sensor. It has a long back focus in which various optical members such as a low-pass filter, an infrared cut filter, a color separation optical system, a viewfinder, and an optical path branching member for AF and AE can be inserted. It is an exit pupil position suitable for an image sensor with a matrix-like color filter arranged above the system and photoelectric conversion surface, and is ideal for electronic cameras and video cameras using a small image sensor with many pixels arranged. It is to provide a relatively small telephoto lens having extremely high optical performance.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
[0020]
The telephoto lens of the present invention is composed of at least two positive lenses and at least two negative lenses in order from the object side, and has a negative refractive power that is negative and satisfies the condition (1) as a whole. A second lens having a positive refractive power as a whole, which includes a lens group G1, a stop, and a lens group including, in order from the object side, a cemented lens of a negative lens and a positive lens, and at least one positive lens subsequent thereto. It consists of group G2, and satisfies the following conditions.
[0021]
(1) 0.1 <f _T / | F ₁ | <0.5
(2) -1.2 <SF _1P <-0.8
(3) 0.9 <SF _1N <1.3
(4) 0.5 <SF _2P <1.5
(5) 1.5 <D _sb / D _{science fiction} <4.0
Where f _T , F ₁ Are the focal lengths of the entire lens system and the first lens group G1, respectively. SF _1P Is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the first lens group G1, SF _1N Is the shaping factor of the negative lens closest to the object side in the first lens group G1, SF _2P Is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the lens group on the image side of the cemented lens disposed in the second lens group G2, D _{science fiction} Is the distance between the first lens group G1 and the stop, D _sb Is the distance between the stop and the second lens group G2. Here, the shaping factor is the radius of curvature on the object side and the image side of the target lens element. _a , R _b (R _a + R _b ) / (R _a -R _b ).
[0022]
The reason and action of the above configuration in the present invention will be described in detail below.
[0023]
In order to be able to insert various optical members such as a low-pass filter, an infrared cut filter, a color separation optical system, a finder, an optical path branching member for AF, and AE, it is necessary to obtain a back focus bkf larger than 45 mm. Further, as described above, the exit pupil position needs to be appropriately distant. For this purpose, the power required for the entire lens system must be secured mainly on the image side from the stop. However, just because a long back focus is required, if the object side is stronger than the stop, the lens side closer to the object side refracts the marginal rays in the direction away from the optical axis, and the image is more than the stop. The incident height to the lens group on the side becomes too high, leading to an increase in the outer diameter of the lens, and the generated spherical aberration cannot be corrected.
[0024]
Therefore, it is preferable that the lens group on the object side of the diaphragm has a weak power regardless of positive or negative. Desirably, giving a slightly negative power is effective in securing the back focus.
[0025]
That is, the lens system according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group G1, a diaphragm, and a second lens group G2. The first lens group G1 has a negative refractive power, and It is desirable to satisfy the conditional expression.
[0026]
(1) 0.1 <f _T / | F ₁ | <0.5
Where f _T , F ₁ Are the focal lengths of the entire lens system and the first lens group G1, respectively.
[0027]
If the first lens group G1 has a negative refractive power and takes a large value exceeding the upper limit of 0.5 of the conditional expression (1), the negative power of the first lens group G1 becomes too strong, The above-mentioned problems occur. If the first lens group G1 has negative refractive power and takes a small value exceeding the lower limit of 0.1, the positive power held by the first lens group G1 becomes too strong, and the exit pupil is moderately adjusted. The positive power that should be ensured by the second lens group G2 in order to be far away is not compatible with the power distribution for ensuring the back focus.
[0028]
When allocating negative and satisfying the above conditional expression to the first lens group G1, the first lens group G1 reduces the height of the incident marginal ray with a high incident ray height. In order to correct spherical aberration, it is particularly preferable that the convergent light or divergent light having a gentle angle with the optical axis is incident on the second lens group G2, so that a positive lens is provided on the object side of the first lens group G1. It is preferable to dispose a negative lens group on the group side and the image side so that the first lens group G1 has a positive and negative power arrangement from the object side.
[0029]
At this time, if the positive power is secured by one positive lens, it is not preferable because the spherical aberration generated by the positive lens cannot be corrected, and it is preferable to divide the power into at least two positive lenses. At this time, since the thickest light beam is incident on the positive lens closest to the object side, it has a large influence on the aberration related to the light beam, spherical aberration, and coma, but it is desirable to have a shape that satisfies the following conditional expression.
[0030]
(2) -1.2 <SF _1P <-0.8
However, SF _1P Is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the first lens group G1.
[0031]
Here, the shaping factor is the radius of curvature on the object side and the image side of the target lens element. _a , R _b (R _a + R _b ) / (R _a -R _b ).
[0032]
If the lower limit of -1.2 of conditional expression (2) is taken, a small value will be generated, and the negative coma will increase, the curvature of the object side surface will become strong, and negative spherical aberration will also increase. On the other hand, if the value exceeds the upper limit of −0.8, the frame is overcorrected, and any of the other lens groups cannot perform correction. Further, if the positive power arranged in the first lens group G1 is canceled by one negative lens, an aberration generated in the negative lens, particularly a coma called a sagittal coma, is not preferable. Therefore, it is desirable that the negative power is also composed of at least two negative lenses. In particular, it is preferable that the negative lens disposed closest to the object side satisfies the following conditions.
[0033]
(3) 0.9 <SF _1N <1.3
However, SF _1N Is the shaping factor of the negative lens closest to the object side in the first lens group G1.
[0034]
If the lower limit value of 0.9 in conditional expression (3) is exceeded and a small value is taken, the surface on the object side has a strong negative power, and the negative coma and negative astigmatism generated there cannot be corrected. Conversely, if the value exceeds the upper limit of 1.3, the coma and astigmatism will be overcorrected, and the meniscus shape will become stronger, so there must be a gap between the front and rear lenses. This leads to an increase in the size of the lens system, which is not preferable.
[0035]
Now, the second lens group G2 on the image side from the stop has a function of concentrating the marginal light beam incident on the optical axis at a gentle angle on the image, but for the off-axis light beam, as described above, The off-axis light beam that has passed through the stop and has entered the second lens group G2 at an angle away from the optical axis is refracted in the direction of the optical axis, and the angle formed with the optical axis is reduced and emitted. At that time, if the second lens group G2 has only positive power, it becomes difficult to secure the back focus, and in particular, it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration. Therefore, the second lens group G2 is arranged in order from the object side to the negative lens. It is preferable that the lens group includes a cemented lens of a positive lens and at least one positive lens that follows the positive lens, and the lateral chromatic aberration is corrected by the cemented lens.
[0036]
At this time, it is preferable to arrange a lens group starting from the positive lens on the image side of the cemented lens so as to start the imaging of marginal rays and the action of refracting off-axis rays in the optical axis direction. At this time, it is desirable that the positive lens satisfies the following conditional expression (4).
[0037]
(4) 0.5 <SF _2P <1.5
However, SF _2P Is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the lens group on the image side of the cemented lens disposed in the second lens group G2.
[0038]
If a small value is exceeded beyond the lower limit of 0.5 in the above conditional expression (4), the positive lens has a strong biconvex shape, but negative spherical aberration that occurs on the object side surface becomes large, and correction is possible. It becomes difficult. On the other hand, if the value exceeds a maximum value of 1.5, the positive lens has a strong meniscus shape, overcorrection of spherical aberration, significant deterioration of coma, and difficulty in maintaining performance. .
[0039]
As described above, in the second lens group G2, the incident off-axis light beam is refracted and emitted with a small angle with the optical axis. The principal ray height at this time is formed with the optical axis. The smaller the corner is, the substantially the same as the size of the image circle. That is, in the lens group on the image side of the cemented lens, if the off-axis light beam does not have a sufficient height, a negative lens must be arranged to increase the light beam height, and the lens configuration becomes complicated. . Therefore, it is preferable that the height of the off-axis light beam is secured in advance and is incident on the second lens group G2.
[0040]
For this purpose, it is effective to widen the distance between the stop and the second lens group G2, but if the first lens group G1 has a negative power, if it is too wide, the height of the marginal ray incident on the second lens group G2 is increased. Becomes too high, resulting in deterioration of spherical aberration. Further, if the first lens group G1 has a positive power and is too wide, it is difficult to secure the back focus, which is not preferable. When the power of the first lens group G1 is close to zero, the angle formed by the optical axis of the off-axis light beam that exits the first lens group G1 is large, and this time the off-axis light beam is incident on the second lens group G2. It becomes too high and is not preferable.
[0041]
Therefore, by maintaining the distance between the first lens group G1 and the aperture, and the distance between the aperture and the second lens group G2 within an appropriate ratio range, the height of the marginal rays and off-axis rays incident on the second lens group G2 is balanced. It is good to keep. For that purpose, it is desirable to satisfy the following conditional expression.
[0042]
(5) 1.5 <D _sb / D _{science fiction} <4.0
However, D _{science fiction} Is the distance between the first lens group G1 and the stop, D _sb Is the distance between the stop and the second lens group G2.
[0043]
If the lower limit of 1.5 of the conditional expression (5) is taken and a small value is taken, the off-axis ray incident on the second lens group G2 will not be sufficiently high, and the cemented lens of the second lens group G2 will be Strong negative power must be used, which causes spherical aberration and coma deterioration. In addition, when the first lens group G1 has negative power, the height of the marginal ray incident on the second lens group G2 is also low, which is disadvantageous in securing the back focus. On the other hand, if the value exceeds the upper limit of 4.0 in the conditional expression (5), the distance between the stop and the second lens group G2 becomes too wide, and the height of the off-axis ray incident on the second lens group G2 becomes too large. It becomes too high and the positive power of the second lens group G2 has to be increased, which is not preferable because it deteriorates spherical aberration and hinders securing of back focus.
[0044]
With the above configuration, a telephoto lens that is an object of the present invention and that is optimal for a high-definition imaging apparatus that maintains a long back focus and keeps the exit pupil position far and uses a small pixel-size imaging device. However, in order to maintain high optical performance with respect to a closer subject, the second lens group G2 is made up of the 2-2 lens group G2-2, which is the most positive lens on the image side, and the object side from it. 2-1 lens group G2-1, and by extending the first lens group G1 and the 2-1 lens group G2-1 integrally to the object side, high optical performance from an infinite object point to a close distance is achieved. Focusing is possible while maintaining performance.
[0045]
Furthermore, if the 2-2 lens group G2-2 is composed of a cemented lens arranged in order of a negative lens and a positive lens from the object side, it is possible to suppress lateral chromatic aberration that occurs in the 2-2 lens group G2-2. More advanced chromatic aberration correction is possible. In this case, the positive lateral chromatic aberration generated in the positive lens of the first lens group G1 is overcorrected, so that the positive power of the first lens group G1 can be constituted by two positive lenses. It is effective in reducing the number of sheets.
[0046]
Now, in the telephoto lens, since the marginal ray height is high, it is generally difficult to correct longitudinal chromatic aberration. Therefore, in a telephoto type photographing lens for silver salt film, it is common to arrange a lens using special low dispersion glass having anomalous dispersion at a position close to the object side. In the case of a photographic lens for an imaging device, as described above, a portion with a relatively high marginal ray height appears on the image side from the stop in order to ensure a long back focus and dispose the power away from the exit pupil. Therefore, it is also effective to dispose a lens using special low dispersion glass having anomalous dispersion for the positive lens on the image side of the cemented lens of the second lens group G2. Further, in general, special low dispersion glass having anomalous dispersion has a problem that it has a large expansion coefficient with respect to temperature or is easily scratched. Therefore, it is preferable to avoid using the lens on the most object side and most image side. .
[0047]
In particular, when it is arranged in the second lens group G2, it is desirable to arrange a lens using special low dispersion glass having anomalous dispersion for the positive lens following the cemented lens of the second lens group G2.
[0048]
Of course, it goes without saying that the use of special low dispersion glass having anomalous dispersion for both the first lens group G1 and the second lens group G2 is more effective.
[0049]
In order to achieve better aberration correction, the following condition (6) is substituted for the above condition (1), the following condition (7) is substituted for the above condition (2), or The following condition (8) instead of the above condition (3), the following condition (9) instead of the above condition (4), or the following condition instead of the above condition (5) It is desirable to satisfy (10).
[0050]
(6) -0.4 <f _T / F ₁ <-0.2
(7) -1.1 <SF _1P <-0.9
(8) 0.9 <SF _1N <1.2
(9) 0.8 <SF _2P <1.2
(10) 2.0 <D _sb / D _{science fiction} <3.5
In order to maintain stable optical performance up to an object at a close distance with a relatively short feed amount during focusing, the combined power of the first lens group G1 and the 2-1 lens group G2-1 is used. It is preferable that the following conditional expression (11) is satisfied.
[0051]
(11) 0.4 <f _T / F _F <0.7
Where f _F Is the focal length of the focusing group synthesized from the first lens group G1 and the 2-1 lens group G2-1.
[0052]
If the lower limit of 0.4 in the conditional expression (11) is taken, the power of the group that is fed out by focusing is small and the aberration fluctuation is small, but the feeding amount in focusing is large, which is not preferable. If a large value exceeding 0.7 is taken, aberration fluctuations accompanying focusing become large, which is not preferable.
[0053]
Further, in order to maintain stable optical performance up to an object at a close distance, it is desirable to satisfy the following condition (12) instead of the above condition (11).
[0054]
(12) 0.45 <f _T / F _F <0.65
In order to effectively bring out the optical performance of the lens system of the present invention, it is desirable to satisfy the following condition (13) or (14).
[0055]
(13) 10 ° <2ω <20 °
(14) 0.40 <bkf / f <0.80
Where ω is the half angle of view of the entire lens system, and bkf is the air equivalent back focus of the lens system.
[0056]
If a large value exceeding the upper limit of 20 ° in the condition (13) is taken, the angle of view becomes too large. Even if the conditions (1) to (5) are satisfied, a sufficiently long back focus and high optical performance are obtained. If the lower limit of 10 ° is taken and a small value is taken, the lens configuration of the present invention is undesirably difficult to reduce in size because the total lens length becomes large.
[0057]
If a large value exceeding the upper limit of 0.80 of the condition (14) is taken, the back focus becomes too long. Therefore, even if the conditions (1) to (5) are satisfied, high optical performance can be achieved at the same time. If the lower limit of 0.40 is exceeded, it is not desirable because the total length of the lens becomes large even if the conditions (1) to (5) are satisfied, making it difficult to reduce the size.
[0058]
In order to extract the optical performance of the lens system of the present invention more effectively, the following condition (15) is satisfied instead of the condition (13), and the following condition (16) is satisfied instead of the condition (14). Is desirable.
[0059]
(13) 12 ° <2ω <16 °
(14) 0.50 <bkf / f <0.70
[0060]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the telephoto lens of the present invention will be described below. Cross-sectional views including the optical axis of Examples 1 to 5 are shown in FIGS. Numerical data of these examples will be described later.
[0061]
The telephoto lens of Example 1 has the lens configuration shown in FIG. 1, and in order from the object side, a first lens group G1 having a weak negative refractive power as a whole, a stop S, and a first lens having a positive refractive power as a whole. The first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens whose surface on the image side is a substantially flat surface, two positive meniscus lenses having a convex surface facing the object side, and an object side. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a biconvex lens, and an image side. 2-1 lens group G2-1 consisting of a positive meniscus lens having a convex surface facing to the surface, and 2-2 lens group G2-2 consisting of a single biconvex lens whose surface on the image side is a substantially flat surface. ing.
[0062]
Each flat glass between the last lens and the image plane I represents a low-pass filter, an infrared cut filter, a color separation prism, a trimming filter, or the like.
[0063]
In this embodiment, θ is used as the third lens of the first lens group G1. _gd = 1.235 A positive lens made of glass having anomalous dispersion is arranged on the image side of the cemented lens of the second lens group G2, and θ _gd = 1.243 glass having anomalous dispersion. Furthermore, the 2-2 lens group G2-2 is set to θ _gd = 1.227 is made of glass having anomalous dispersion to reduce lateral chromatic aberration. However, as described above, if anomalous dispersion glass is used on the object side and the image side of the lens system, scratches are likely to occur. It is not preferable. Therefore, in this embodiment, a protective glass is arranged behind the 2-2 lens group G2-2 to prevent scratches.
[0064]
The value corresponding to each conditional expression in Example 1 is
f _T / F ₁ = -0.28
SF _1P = -0.93
SF _1N = 1.17
SF _2P = 1.10
D _sb / D _{science fiction} = 2.54
f _T / F _F = 0.53
It is.
[0065]
FIG. 6 shows an aberration situation for an object point at infinity according to Example 1, and FIG. 7 shows an aberration situation for an object point distance of 2.7 m. In the figure, SA represents spherical aberration, AS represents astigmatism, DT represents distortion, and CC represents lateral chromatic aberration (the same applies to the following aberration diagrams). In the figure, “FIY” represents the image height. As is clear from these drawings, this embodiment has a sufficiently long back focus for inserting an optical member such as a low-pass filter, an infrared cut filter, a color separation prism, or an optical path splitting prism between the lens and the image sensor. And high optical performance sufficient to use an image sensor in which small pixels are arranged. It can also be seen that the optical performance is high even when focusing on a subject at a close distance.
[0066]
The telephoto lens of Example 2 has the lens configuration shown in FIG. 2. Compared with Example 1, the second-first lens group G2-1 includes a cemented lens of a biconcave lens and a biconvex lens, and a convex surface on the image side. And the point that the second-second lens group G2-2 is composed of a single plano-convex lens having a convex surface facing the object side, which is advantageous in terms of cost reduction in processing. It is. In this example, anomalous dispersion glass is used in the same manner as in Example 1.
[0067]
The value corresponding to each conditional expression of Example 2 is
f _T / F ₁ = -0.38
SF _1P = -0.92
SF _1N = 1.15
SF _2P = 1.00
D _sb / D _{science fiction} = 3.25
f _T / F _F = 0.50
It is.
[0068]
FIG. 8 shows an aberration situation for an object point at infinity in Example 2, and FIG. 9 shows an aberration situation for an object point distance of 2.7 m.
[0069]
The telephoto lens of Example 3 has the lens configuration shown in FIG. 3, and the first lens group G1 includes, in order from the object side, a planoconvex lens whose surface on the image side is a plane, and two pieces with a convex surface facing the object side. The lens unit includes a positive meniscus lens, a plano-concave lens whose surface on the object side is a flat surface, and a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side. The second lens group G2 is convex from the object side to the object side A first-first lens group G2-1 composed of a cemented lens of a negative meniscus lens and a biconvex lens facing the surface, a plano-convex lens having a convex surface facing the image side, and a plano-convex lens lens 1 having a flat image-side surface It is composed of a 2-2th lens group G2-2 consisting of a single lens. In the present embodiment, the number of planes is further increased as compared with the second embodiment, thereby further reducing the processing cost.
[0070]
In this example, the anomalous dispersive glass used for the first lens group G1 is the same as that of Example 1, but on the image side of the cemented lens of the second lens group G2, θ _gd = 1.232 strong anomalous dispersion glass is used. Instead, the second-second lens group G2-2 has a relatively weak anomalous dispersion, a low wear value, and a scratch-resistant glass. Is used to remove the protective glass.
[0071]
The value corresponding to each conditional expression of Example 3 is
f _T / F ₁ = -0.36
SF _1P = -1.00
SF _1N = 1.00
SF _2P = 1.00
D _sb / D _{science fiction} = 2.16
f _T / F _F = 0.53
It is.
[0072]
FIG. 10 shows an aberration situation for an object point at infinity in Example 3, and FIG. 11 shows an aberration situation for an object point distance of 2.7 m.
[0073]
The telephoto lens of Example 4 has the lens configuration shown in FIG. 4, and the first lens group G1 includes, in order from the object side, a planoconvex lens whose image side surface is a plane, and a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a plano-convex lens having a plane on the image side. 2-1 lens group G2-1 consisting of a cemented lens with a convex surface facing the image side, and a 2-nd lens group consisting of a biconvex lens and a negative meniscus lens with a convex surface facing the image side. It consists of two lens groups G2-2.
[0074]
In this embodiment, the positive lens group of the first lens group G1 is composed of two positive lenses to eliminate ghosts due to repeated reflections in the positive lens group. By using the 2-2 lens group G2-2 as a cemented lens, the occurrence of lateral chromatic aberration in the 2-2th lens group G2-2 is suppressed, and the correction effect of lateral chromatic aberration is reduced by reducing the number of positive lenses. Is supplemented.
[0075]
In this embodiment, as the second lens of the first lens group G1, θ _gd = 1.232 A positive lens made of glass having strong anomalous dispersion glass is arranged to correct chromatic aberration, and θ on the image side of the cemented lens of the 2-1 lens group G2-1 _gd = A positive lens made of glass having an anomalous dispersion glass of 1.235 is disposed. In addition, the processing cost is further reduced by increasing the number of planes.
[0076]
The value corresponding to each conditional expression of Example 4 is
f _T / F ₁ = -0.33
SF _1P = -1.00
SF _1N = 1.00
SF _2P = 1.00
D _sb / D _{science fiction} = 2.39
f _T / F _F = 0.47
It is.
[0077]
FIG. 12 shows an aberration situation for an object point at infinity in Example 4, and FIG. 13 shows an aberration situation for an object point distance of 2.7 m.
[0078]
The telephoto lens of Example 5 has the lens configuration shown in FIG. 5, and the first lens group G1 includes, in order from the object side, a plano-convex lens whose image side surface is a plane, and a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side. A negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a biconcave lens. The second lens group G2 includes, in order from the object side, a cemented lens of a biconcave lens and a biconvex lens, and a substantially planar surface on the object side. A 2-1 lens group G2-1 including a positive meniscus lens having a convex surface directed to an image side; a 2-2 lens group G2-2 including a cemented lens of a biconvex lens and a plano-concave lens whose image side is a plane; It is composed of
[0079]
In this embodiment, similarly to the fourth embodiment, the positive lens group of the first lens group G1 has a two-lens configuration, thereby removing ghosts caused by repeated reflections in the positive lens group. On the other hand, it is different in that focusing is performed by extending the entire lens system toward the object side for an object at a close distance.
[0080]
In this example, the use of the anomalous dispersion glass in the first lens group G1 is the same as that in Example 4. However, on the image side of the cemented lens in the 2-1 lens group G2-1, θ _gd = 1.243, which is a glass having a stronger anomalous dispersion than that of Example 4, and correction of chromatic aberration is made better than that of Example 4.
[0081]
The value corresponding to each conditional expression of Example 5 is
f _T / F ₁ = -0.29
SF _1P = -1.00
SF _1N = 1.11
SF _2P = 0.99
D _sb / D _{science fiction} = 2.90
f _T / F _F = 0.64
It is.
[0082]
FIG. 14 shows an aberration situation for an object point at infinity in Example 5, and FIG. 15 shows an aberration situation for an object point distance of 2.7 m. As is apparent from the figure, the aberration for the close distance of Example 5 achieved almost the same performance except that the astigmatism was slightly larger than that of Example 4, and the lens frame structure was simple. Excellent in terms of conversion.
[0083]
In the following, numerical data of each of the above embodiments is shown. Symbols are the above, f is the total focal length, F _NO Is F number, 2ω is angle of view, S ₀ Is the object distance (distance from the object point to the first surface of the lens system), r ₁ , R ₂ ... is the radius of curvature of each lens surface, d ₁ , D ₂ ... is the distance between each lens surface, n _e1 , N _e2 ... is the refractive index of e-line of each lens, ν _d1 , Ν _d2 ... is the Abbe number of each lens.
[0084]

[0085]

[0086]

[0087]

[0088]

[0089]
Although the description of the present invention has been focused on a digital camera, the same applies to the case where a still image is observed using another imaging device (for example, a digital video camera).
[0090]
The telephoto lens of the present invention as described above is used in an imaging device that forms an object image and receives the image by an imaging device such as a CCD to pick up an image, particularly an imaging optical system such as an electronic camera or a video camera. it can. The embodiment is illustrated below.
[0091]
FIGS. 16 to 18 are conceptual diagrams when an electronic camera is configured using the telephoto lens of the present invention in the objective optical system 100 for photographing. 16 is a front perspective view showing the appearance of the electronic camera 140, FIG. 17 is a rear perspective view thereof, and FIG. 18 is a cross-sectional view showing the configuration of the electronic camera 140. In this example, the electronic camera 140 includes a photographic optical system 141 having a photographic optical path 142, a finder optical system 143 having a finder optical path 144, a shutter 145, a flash 146, a liquid crystal display monitor 147, and the like. When the shutter 145 disposed in the position is pressed, shooting is performed through the imaging objective optical system 100 in conjunction therewith. The object image formed by the imaging objective optical system 100 is separated into RGB three primary color images by the color separation prism 101, and each color object image is formed on the imaging surface of the CCD 103 via the infrared cut filter 102. Is done. The object images of the respective colors received by these three CCDs 103 are input to the signal processing circuit 120 and displayed on a liquid crystal display monitor 147 provided on the back of the camera as an electronic image of the color object. Further, the signal processing circuit 120 is provided with a recording means 130, and a photographed electronic image can be recorded. The recording unit 130 may be provided separately from the signal processing circuit 120, or may be configured to perform recording and writing electronically using a floppy disk or the like.
[0092]
Further, a finder objective optical system 153 is disposed on the finder optical path 144 via a cover glass 154. The object image formed by the finder objective optical system 153 is formed on the field frame 157 of the Porro prism 155 that is an image erecting member. The field frame 157 separates the first reflecting surface and the second reflecting surface of the Porro prism 155 and is disposed therebetween. Behind this polyprism 155, an eyepiece optical system 159 for guiding an erect image to the observer eyeball E is disposed.
[0093]
FIG. 19 is a conceptual diagram when a video camera is configured using the telephoto lens of the present invention in the photographing optical system 100. FIG. 19A is a perspective view showing the external appearance of the video camera 160, and FIG. 19B is a cross-sectional view showing the configuration of the video camera 160. In addition to the video camera 160 and the photographing optical system 100, an electronic viewfinder 162 and a liquid crystal display monitor 147 are provided. When the recording start button 161 arranged on the upper part of the video camera 160 is turned on, photographing is performed through the photographing optical system 100 in conjunction therewith. The object image formed by the photographing optical system 100 is separated into RGB three primary color images by the color separation prism 101, and each color object image is formed on the imaging surface of the CCD 103 via the infrared cut filter 102. . The object images of the respective colors received by these three CCDs 103 are input to the signal processing circuit 120 and displayed on the backlit liquid crystal display element 163 disposed in the electronic viewfinder 162 as an electronic image of the color object. The image is displayed on a liquid crystal display monitor 147 that can be enlarged and observed by the eyepiece 164 and can be folded on the camera body. In the video camera 160, the video tape insertion / removal lid 166 can be opened to set a video tape as a recording medium, and the video tape is recorded as the recording means 130 via the signal processing circuit 120. An electronic image is recorded. Further, the video camera 160 is provided with a microphone 165, and audio information is recorded in the same manner as video signal recording.
[0094]
The telephoto lens having a long back focus and the image pickup apparatus using the same according to the present invention can be configured as follows, for example.
[0095]
[1] A first lens group G1 including at least two positive lenses and at least two negative lenses in order from the object side, and having a negative refractive power as a whole that satisfies the range of negative or condition (1); In order from the object side, the lens unit includes at least a second lens group G2 that includes a cemented lens of a negative lens and a positive lens, and at least one positive lens subsequent thereto, and has a positive refractive power as a whole. A telephoto lens with a long back focus, wherein an air-converted length bkf of an interval from the surface having the optical power closest to the image side to the image surface is greater than 45 mm.
[0096]
(1) 0.1 <f _T / | F ₁ | <0.5
Where f _T , F ₁ Are the focal lengths of the entire lens system and the first lens group G1, respectively.
[0097]
[2] A first lens group G1 including at least two positive lenses and at least two negative lenses in order from the object side, and having a negative refractive power as a whole that satisfies the range of negative or condition (1); And a second lens group G2 including a lens group including a stop, a cemented lens of a negative lens and a positive lens, and at least one subsequent positive lens, and having a positive refractive power as a whole. A telephoto lens with a long back focus characterized by satisfying the following conditions.
[0098]
(1) 0.1 <f _T / | F ₁ | <0.5
(2) -1.2 <SF _1P <-0.8
(3) 0.9 <SF _1N <1.3
(4) 0.5 <SF _2P <1.5
(5) 1.5 <D _sb / D _{science fiction} <4.0
Where f _T , F ₁ Are the focal lengths of the entire lens system and the first lens group G1, respectively. SF _1P Is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the first lens group G1, SF _1N Is the shaping factor of the negative lens closest to the object side in the first lens group G1, SF _2P Is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the lens group on the image side of the cemented lens disposed in the second lens group G2, D _{science fiction} Is the distance between the first lens group G1 and the stop, D _sb Is the distance between the stop and the second lens group G2. Here, the shaping factor is the radius of curvature on the object side and the image side of the target lens element. _a , R _b (R _a + R _b ) / (R _a -R _b ).
[0099]
[3] The second lens group G2 includes a 2-1 lens group G2-1 excluding the most image side lens element, and a 2-2 lens group G2-2 including the most image side lens element. 3. The telephoto lens with a long back focus according to the above 1 or 2, wherein focusing is performed by integrally feeding the first lens group G1 and the 2-1 lens group G2-1 forward.
[0100]
[4] The telephoto lens with a long back focus as described in 3 above, wherein the 2-2 lens group G2-2 includes lens elements cemented in order of a positive lens and a negative lens from the object side.
[0101]
[5] At least one positive lens of the positive lens excluding the most object side positive lens of the first lens group G1 or the positive lens of the second lens group G2 positioned on the image side from the cemented lens. 3. The telephoto lens having a long back focus according to 1 or 2 above, wherein the lens is made of a special low dispersion glass having anomalous dispersion.
[0102]
[6] The positive lens located closest to the object side in the lens group located on the image side of the cemented lens in the second lens group G2 is made of special low dispersion glass having anomalous dispersion. 6. A telephoto lens having a long back focus according to 5 above.
[0103]
[7] At least one positive lens excluding the most object-side positive lens in the first lens group G1, and at least one positive lens located on the image side from the cemented lens in the second lens group G2. 6. The telephoto lens with a long back focus as described in 5 above, wherein a total of at least two positive lenses are made of special low dispersion glass having anomalous dispersion.
[0104]
[8] An image pickup apparatus using the telephoto lens having a long back focus according to any one of 1 to 7 above.
[0105]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description and each embodiment, according to the present invention, the field angle is about 10 ° to 20 °, the F-number is about 2.8, and the low-pass between the lens system and the image sensor. Filters, infrared cut filters, and color separation optical systems and various optical members such as optical path branching members for finder, AF and AE can be inserted. It is ideal for single-plate color image sensors, has a very high optical performance that is far from the exit pupil position, and is optimal for electronic cameras and video cameras that use compact image sensors with many pixels arranged. A small telephoto lens can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens system constituting an optical system in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a lens system constituting an optical system in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a lens system constituting an optical system in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a lens system constituting an optical system in Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a lens system constituting an optical system in Example 5 of the present invention.
6 is an aberration diagram of the lens system of Example 1 with respect to an object point at infinity. FIG.
7 is an aberration diagram for the lens system of Example 1 with respect to an object point distance of 2.7 m. FIG.
FIG. 8 is an aberration diagram with respect to an object point at infinity of the lens system according to Example 2;
FIG. 9 is an aberration diagram of the lens system of Example 2 with respect to an object point distance of 2.7 m.
10 is an aberration diagram with respect to an object point at infinity of the lens system of Example 3. FIG.
11 is an aberration diagram for the lens system of Example 3 with respect to an object point distance of 2.7 m. FIG.
FIG. 12 is an aberration diagram with respect to an object point at infinity of the lens system according to Example 4;
13 is an aberration diagram for the lens system of Example 4 with respect to an object point distance of 2.7 m. FIG.
FIG. 14 is an aberration diagram with respect to an object point at infinity of the lens system according to Example 5;
FIG. 15 is an aberration diagram for the lens system of Example 5 with respect to an object point distance of 2.7 m.
FIG. 16 is a front perspective view showing an external appearance when an electronic camera is configured using the telephoto lens of the present invention.
FIG. 16 is a rear perspective view of the same.
18 is a cross-sectional view showing a configuration of the electronic camera of FIG.
FIG. 19 is a conceptual diagram when a video camera is configured using the telephoto lens of the present invention.
[Explanation of symbols]
G1: First lens group
G2: Second lens group
G2-1 ... 2-1 lens group
G2-2 ... 2-2 lens group
S ... Aperture
I: Image plane
E ... Observer eyeball
100 ... Objective optical system for photographing (imaging optical system)
101 ... Color separation prism
102: Infrared cut filter
103 ... CCD
120: Signal processing circuit
130: Recording means
140 ... Electronic camera
141. Photography optical system
142 ... Optical path for photographing
143 ... Viewfinder optical system
144: Optical path for viewfinder
145 ... Shutter
146 ... Flash
147 ... Liquid crystal display monitor
154 ... Cover glass
153 ... Objective optical system for viewfinder
155 ... Porro prism
157 ... Field of view frame
159 ... Eyepiece optical system
160 ... Video camera
161. Recording start button
162: Electronic viewfinder
163 ... Liquid crystal display element with backlight
164 ... Eyepiece
165 ... Microphone
166 ... Video tape insertion / removal lid

Claims

In order from the object side, and at least two positive lenses comprises at least two negative lenses, a first lens group G1 having a weak refractive power that satisfies the range of the negative and the condition (1) as a whole, O and aperture , In order from the object side, a lens group including a cemented lens of a negative lens and a positive lens, followed by at least one positive lens, and a second lens group G2 having a positive refractive power as a whole. Nozomu far lens you and satisfies the condition.
(1) 0.1 <f _T / | f ₁ | <0.5
(2) −1.2 <SF _1P <−0.8
(3) 0.9 <SF _1N <1.3
(4) 0.5 <SF _2P <1.5
(5) 1.5 <D _sb / D _sf <4.0
Here, f _T and f ₁ are the focal lengths of the entire lens system and the first lens group G1, SF _1P is the shaping factor of the positive lens closest to the object side of the first lens group G1, and SF _1N is the first lens group. The shaping factor of the negative lens closest to the object side in G1, SF _2P is the shaping factor of the positive lens closest to the object side in the lens group on the image side of the cemented lens arranged in the second lens group G2, and D _sf is the first The distance between the first lens group G1 and the stop, and D _sb is the distance between the stop and the second lens group G2. Here, the shaping factor is obtained by (r _a + r _b ) / (r _a −r _b ), where r _a and r _b are the curvature radii on the object side and the image side of the target lens element, respectively. Points to the value.

The second lens group G2 includes a 2-1 lens group G2-1 excluding the most image side lens element, and a 2-2 lens group G2-2 including the most image side lens element. Nozomu far lens according to claim 1, wherein the focusing is performed by moving the lens group G1 and the 2-1 lens group G2-1 forward integrally.

Wherein the first lens group G1, the positive lens is composed of two or three lenses, Nozomu far lens according to claim 1 or 2 wherein the negative lens is characterized in that it consists of two lenses.

In the second lens unit G2, the positive lens following the cemented lens is composed of two positive lenses, one of the most positive lens on the image side of claim 1, characterized in that it consists of a single lens or a cemented lens 3 one of claims Nozomu far lenses.

The telephoto lens with a long back focus according to claim 2, wherein the 2-2 lens group G2-2 includes lens elements cemented in order of a positive lens and a negative lens from the object side.

The one even without less of said at least one positive lens, except the positive lens on the most object side in the first lens group G1, a positive lens positioned on the image side of the front Symbol cemented lens in the second lens unit G2, Nozomu far lens according to claim 1, wherein the total of at least two positive lenses is characterized in that it consists of special low-dispersion glass having anomalous dispersibility.

Claim 6, wherein the second lens group G2, in the lens group located on the image side of the cemented lens, characterized in that the positive lens located closest to the object side is made of a special low-dispersion glass having anomalous dispersibility description of Nozomi far lens.

Imaging apparatus characterized by using Nozomu far lens of any one of claims 1 7.